Характеристики и расчет поршневого насоса

Производительность.

При всасывании в цилиндр рабочего вещества, оно заполняет весь объем, освобождаемый поршнем.

В момент нагнетания все рабочее вещество вытесняется из объема цилиндра.

Таким образом, если пренебречь потерями, количество всасываемого вещества равно количеству вытесняемого.

Соответственно производительность равна объему вытесняемого поршнем вещества за определенный промежуток времени.

Для одноцилиндрового простого поршневого насоса производительность P будет равна произведению площади рабочей поверхности поршня S (в м²) на расстояние рабочего хода поршня L (в м) и количество полных оборотов вала привода поршня N(в мин^-1).

P=S*L*N выраженное в метрах кубических на секунду (м³/сек).

Производительность насоса двойного действия, если не учитывать объем занимаемый штоком, практически в два раза больше чем простого.

Фактическая производительность всегда ниже теоретической на величину учитывающую потери утечек и образование воздушных карманов, уменьшающих рабочий объем цилиндров.

Такие потери выражаются через объемный коэффициент η_v (коэффициент подачи).

Для поршневых насосов:

• малой производительности 0,85 – 0,9;
• средней производительности 0,9 – 0,95;
• большой производительности 0,97 – 0,99

Тогда фактическая производительность насоса поршневого насоса будет: P = P*η_v

Зависимость между напором H и производительностью P поршневого насоса имеет вид вертикальной прямой.

Это указывает на то, что у поршневого насоса производительность не зависит от напора и есть величина постоянная.

Фактически с учетом утечек, возрастающих при увеличении давления, реальная характеристика немного отклоняется от теоретической и представлена пунктирной линией.

Соответственно, при увеличении давления настоящая производительность насоса немного уменьшается.

Неравномерность подачи.

Поскольку поршень в цилиндрах движется с непостоянной скоростью (от нуля до максимума), то и вещество в рабочем цилиндре вытесняется в соответствии с движениями поршня.

Поэтому подача простого поршневого насоса неравномерна и прерывиста во времени.

Скорость поступательного движения поршня изменяется пропорционально синусу угла поворота кривошипного вала и графически выражается полусинусоидой.

Для насосов двойного действия характерна пульсирующая подача практически без перерывов во времени.

Трех и более цилиндровые насосы имеют более равномерную подачу за счет смещения во времени фаз работы поршней в цилиндрах.

На графике изображены синусоиды подачи этих насосов:

• двойного действия смещение по фазе на 180°;
• трехцилиндровых на 120°.

Коэффициент неравномерности подачи насоса определяется по формуле:

σ = (P_max - P_min)/ Pи, где Pи – идеальная подача

У поршневых насосов простого действия σ = π , а насоса двойного действия σ = π/2

Для снижения пульсации применяют воздушные колпаки и гидроаккумуляторы.